Ti-Si-N纳米复合薄膜的制备及其力学性能

摘要

cqvip:采用离子束溅射与磁过滤阴极弧共沉积技术在单晶硅片（400）表面制备Si含量（摩尔分数）为3.2%~15.5%范围内的TiSiN薄膜。采用X射线光电子能谱（XPS）、电子散射谱（EDS）、X射线衍射仪（XRD）研究TiSiN薄膜的显微结构和力学性能。结果表明：低Si含量的薄膜以面心立方晶型的Ti（Si）N固溶体形式存在,择优晶面为（200）面;当Si含量饱和后,出现Ti（Si）N和Si3N4非晶相,形成Ti（Si）N/Si3N4纳米复合结构。薄膜硬度范围在22~26GPa,采用Si3N4小球为对偶时薄膜的摩擦因数均维持在0.13~0.17之间。Si含量为10.9%时,硬度达最大值,结合较低的粗糙度,使其摩擦因数和磨损率达到最低值。